还原剂供应装置的制造方法_2

文档序号:9520664阅读:来源:国知局
1控制。
[0042] 由气栗20p吹出的空气流入放电反应器20的壳体22中。气栗20p由电机驱动, 并且电机由微型计算机81控制。由气栗20p吹出的空气流入壳体22内的流体通道22a中 并且流动通过在电极21之间形成的放电通道21a。
[0043] 空气管道23连接到放电反应器20的下游部。空气管道23在其中限定空气通道 23b。流动通过放电通道21a的空气流入空气通道23b中。供应通道26连接到空气管道23 的下部。止回阀24设置在空气管道23中。当止回阀24接触在空气管道23中形成的阀座 23a时(见图2),止回阀24关闭空气通道23b。当气栗20p被操作以增大在止回阀24的上 游侧上的压力时,止回阀24抵抗弹簧24的弹性力移动以与阀座23a分离并且打开空气通 道23b。当气栗20p断开时,重整燃料从供应通道26朝向放电反应器20的回流由止回阀 24防止。
[0044] 汽化容器25连接到在止回阀24的下游侧处的空气管道23,并且汽化室25a在汽 化容器25的内侧形成。汽化室25a从空气通道23b分支并且具有盲端形状。汽化室25a 与空气通道23b流体连通。更具体地,空气通道23b包括在竖直方向上线性延伸的直部,并 且汽化室25a从空气通道23b的直部在水平方向上突出。汽化室25a通过在空气管道23a 中形成的入口 23c与空气通道23b流体连通。空气管道23和汽化容器25由金属形成。
[0045] 如图2所示,加热器附接孔25b和喷射器附接孔25c形成在汽化容器25中。加热 器30在加热器30被插入加热器附接孔25b中的状态下附接到加热器附接孔25b中。相似 地,喷射器70在喷射器70被插入喷射器附接孔25c中的状态下附接到喷射器附接孔25c 中。喷射器附接孔25c在竖直方向上延伸并且加热器附接孔25b在相对于竖直方向(即, 喷射器70的插入方向)成角度的方向上延伸。
[0046] 加热器30包括本体部31、由本体部31保持的加热部32和电连接器33。加热部 32包括:加热构件,所述加热构件由通过电连接器33供应的电力产生热量;和热传递盖,其 覆盖所述加热构件。加热部32具有在加热器30的插入方向上延伸的柱状。热传递盖的外 表面用作加热表面32a(参考图5),所述热传递盖具有带底筒形形状。对电连接器33的供 电由微型计算机81控制。具体地,微型计算机81执行对加热部32的供电量的占空比控制 以调节热量产生量。
[0047] 喷射器70包括由金属制成的本体71、容置在本体71内侧的阀元件72和电致动器 73。多个喷射孔71a、71b、71c形成在本体71的远端。栗70p将液体燃料从如图1所示的 燃料箱70t供应到喷射器70中,并且液体燃料通过喷射孔71a、71b、71c喷射到汽化室25a 中。如上所述,燃料箱70t内侧的燃料还用作用于燃烧的燃料。也就是说,燃料箱70t内侧 的燃料共用地用作用于在内燃机10中燃烧的燃料和用于还原剂的燃料。
[0048] 当电致动器73开启时,阀元件72移动以打开喷射孔71a、71b、71c并且燃料通过 喷射孔71a、71b、71c喷射。然而,当电致动器73断开时,阀元件72移动以关闭喷射孔71a、 71b、71c并且因此燃料喷射停止。微型计算机81通过控制对电致动器73的供电而控制每 单位时间向汽化室25a的燃料喷射量。
[0049] 如图3和图4所示,喷射孔71a、71b、71c具有线性延伸的形状,即,喷射孔71a、 71b、71c具有线性延伸的轴线。每个喷射孔71a、71b、71c的横截面是圆形形状并且喷射孔 71a、71b、71c具有不变的横截面面积。液体形式的燃料(液体燃料)通过每个喷射孔71a、 71b、71c喷雾(雾化)并且喷雾的液体燃料以基本上锥形形状扩散。换言之,喷雾的液体燃 料的喷雾轨迹具有在远离每个喷射孔71a、71b、71c的方向上扩散的基本上锥形的形状。喷 雾的燃料与热板40碰撞。喷射孔71a、71b、71c定位在热板40上方。图6中的圆点区域表 示由喷雾的燃料在热板40上的碰撞区域。喷射孔71a、71b、71c的布置和形状以及每个喷 射孔71a、71b、71c与热板40之间的距离被设置以使得喷雾的燃料不彼此重叠并且在热板 40内(即,不超出热板40)。
[0050] 热板40由加热器30加热并且与热板40碰撞的液体燃料由热板40加热和汽化。 汽化的燃料被在汽化室25a内侧进一步加热到等于或者高于预定的一定温度的温度。结 果,燃料被热分解为具有少的碳数的烃,即,发生裂化。由于在裂化之后的燃料具有低沸点, 汽化的燃料被抑制变为液体形式。
[0051 ] 更具体地,液体燃料以80或更多的韦伯数(We)喷射以使得液体燃料与热板40碰 撞并且然后液体燃料溅射并喷溅。更适当地,多个液体燃料的液滴形成喷雾并且每个液滴 与热板40碰撞。然后,每个液滴进一步破裂为多个细液滴并且所述细液滴溅射。每个细液 滴的尺寸随着细液滴的数量增多而减小。因此,细液滴淹没热板40周围的区域。结果,液 体燃料从热板40接收的热量的量增大并且因此加速燃料的汽化和裂化。
[0052] 下面,将参考图5至图8描述热板40、混合板50和固持构件60的结构。
[0053] 热板40由金属(例如,铜、不锈钢)制成并且包括具有底的筒形部41和板部42。 板部42具有顶部表面,所述顶部表面具有平坦形状,并且所述板部42的顶部表面用作燃料 与其碰撞的碰撞表面42a。加热器30的加热部32插入筒形部41中。弹性构件40s在在加 热部32的径向方向上弹性变形的同时被设置在筒形部41与加热部32之间的空间中(参 考图8)。
[0054] 弹性构件40s通过使得板状片材弹性地弯曲以使得板状片材的两端401s面向彼 此而由如图10所示的波状形式的板状片材形成。因此,弹性构件40s具有弯曲形状(参考 图9)。弹性构件40s具有多个内部突起402s并且内部突起402s通过弹性构件40s的弹 性力弹性地压靠加热部32的外表面。弹性构件40s具有多个外部突起403s并且外部突起 403s通过弹性构件40s的弹性力压靠筒形部41的内表面。也就是说,在弹性构件40s被压 靠筒形部41和加热部32的状态下,弹性构件40s接触筒形部41和加热部32。
[0055] 弹性构件40s由金属制成。热板40需要被加热到比燃料的沸点高得多的高温(例 如,600°C)以燃烧在热板40上的沉积物。因此,弹性构件40s优选由能够在这种高温下显 示出弹性的材料形成。例如,主要由镍和铬构成的合金可以用作用于弹性构件40s的材料。
[0056] 混合板50由金属(例如,铜、不锈钢)制成。混合板50包括连接到筒形部41的 连接部51、从连接部51沿着筒形部41的径向方向延伸的臂部52以及具有板形形状的混合 板部53。混合板部53具有平坦形状的顶部表面,如图7所不,所述顶部表面用作从碰撞表 面42a连续延伸的引导面53a。
[0057] 如图2所示,混合板部53具有从汽化室25a通过入口 23c延伸到空气通道23b中 的形状。混合板部53被设置以使得引导面53a的远端53b朝向空气通道23b中的气流方 向的下游侧成角度。远端53b具有沿着空气管道23的内壁的圆形形状(参考图5)。在远 端部53b与空气管道23的内壁之间形成的空间用作窄的空间CL,空气流动通过所述窄的空 间CL。换言之,空气通道23b的横截面面积在窄的空间CL处变窄。结果,流动通过空气通 道23b的空气的流速在窄的空间CL处变高。
[0058] 与热板40的碰撞表面42a碰撞的汽化燃料由混合板部53的引导面53a朝向远 端53b引导。由于远端53b暴露到空气通道23b中,流动通过空气通道23b的空气与远端 53b碰撞并且然后与由引导面53a引导的汽化燃料混合。结果,汽化燃料由空气中的氧气 部分氧化并且被重整为部分氧化的烃,诸如醛。以此方式,在混合板部53上重整的汽化燃 料(即,重整燃料)通过窄的空间CL朝向混合板部53的下游侧流动并且然后通过供应通 道26流到排气通道10ex中。
[0059] 如图8所示,温度传感器42t设置在板部42中并且温度传感器42t检测热板40 的温度。具体地,插入孔42b在板部42中形成并且温度传感器42t被插入所述插入孔42b 中。插入孔42b沿着垂直于筒形部41的延伸方向的方向延伸并且沿着平行于碰撞表面42a 的方向延伸。温度传感器42t将检测的温度值输出到ECU 80。
[0060] 当电力供应到放电反应器20时,从电极21发射的电子在放电通道21a中与包含 在空气中的氧分子碰撞。结果,由氧分子产生臭氧。也就是说,放电反应器20通过放电过 程将氧分子带至等离子体状态,从而产生作为活性氧的臭氧。因此,当电力供应到放电反应 器20时,包含臭氧的空气流动通过空气通道23b并且与混合板部53碰撞。
[0061] 冷火焰反应在汽化室25a或者混合板部53上游的空气通道23b区域中发生。在 冷火焰反应中,气体形式的燃料由空气中的氧气或臭氧部分氧化。被部分氧化的燃料称为 "重整燃料"并且部分氧化物(例如,醛)可以是重整燃料的一个示例,其中燃料(烃类化合 物)的一部分由醛基(CH0)氧化。
[0062] 然后,将参考图11至图12详细描述冷火焰反应。
[0063] 图11示出模拟结果,其示出这样的现象,在所述现象中,燃料(十六烷)喷雾到加 热器30上并且被汽化,并且留在加热器30周围的汽化燃料被重整。具体地,每个曲线图示 出在汽化燃料(十六烷)暴露到430Γ的环境的情况下,多个物理量关于在暴露之后经过的 时间的变化。在图11中,曲线图(a)示出环境温度的变化,曲线图(b)示出燃料的摩尔浓 度的变化,曲线图(c)示出(i)通过氧化过程消耗的氧、(ii)通过氧化过程产生的水分子和 (iii)通过氧化过程产生的二氧化碳分子的摩尔浓度的变化,并且曲线图(d)示出乙醛和 丙醛的摩尔浓度的变化,所述乙醛和丙醛中的每个是通过冷火焰反应产生的重整燃料。燃 料喷射开始时的初始条件设置为1个大气压、2200ppm的十六烷浓度、20%的氧浓度、9%的 二氧化碳浓度以及2 %的水浓度。
[0064] 如图11所示,紧接在喷射燃料之后,环境温度升高、燃料的摩尔浓度降低并且重 整燃料的摩尔浓度增大。这意味着燃料通过由氧气氧化
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